Energia słoneczna dla energetyki i przemysłu – rzucamy światło na innowacje w zakresie CSP
W systemach skoncentrowanej energii słonecznej wykorzystuje się zwierciadła lub soczewki wyposażone w system śledzenia, które skupiają światło słoneczne odbite od znacznej powierzchni na niewielkiej powierzchni odbierającej. Jest to teoretycznie proste rozwiązanie i z pewnością nie nowe. Legenda głosi, że Archimedes podpalił rzymskie okręty atakujące jego rodzinne polis za pomocą olbrzymiego zwierciadła skupiającego promienie słoneczne. Istnieją cztery typy optycznych technologii koncentrujących: rynna paraboliczna, talerz, liniowe zwierciadło Fresnela i wieża słoneczna. Elektrownie słoneczne wytwarzają elektryczność pośrednio – skupiają promienie słoneczne, aby podgrzać płyn zawarty w układzie. Wytworzona w ten sposób para napędza generator, który wytwarza prąd. Koncentratory słoneczne wykorzystane w systemach CSP mogą też posłużyć do podgrzewania i chłodzenia w procesach przemysłowych. Często nadmiar energii cieplnej (ciepło) można przechowywać w odpowiednich zbiornikach lub materiałach i wykorzystać później do wytworzenia elektryczności w miarę pojawiających się potrzeb.
Wsparcie Unii Europejskiej dla systemów CSP
W ramach europejskiego programu finansowania badań naukowych i innowacji „Horyzont 2020” na lata 2014–2020 zapewniono ponad 6 miliardów euro na prowadzenie badań nad energią niejądrową, dostępnych w obrębie priorytetu związanego z wyzwaniem społecznym „Bezpieczna, czysta i efektywna energia”. Mówiąc dokładniej, to wyzwanie w obszarze energii ma na celu wspieranie przejścia na niezawodne, zrównoważone i konkurencyjne systemy energetyczne. Projekty prezentowane w broszurze Results Pack zdołały sprostać tym wymaganiom. Główny nacisk jest w nich kładziony na technologie, które pozwalają zmniejszyć koszty utrzymania i funkcjonowania elektrowni słonecznych oraz podnieść ich wydajność. Ich cele są zgodne z europejskim strategicznym planem w dziedzinie technologii energetycznych (EPSTE), w szczególności zaś z planem wdrażania systemów CSP, którego celem jest utrzymanie (a w niektórych przypadkach odzyskanie) przodownictwa UE w zakresie technologii niskoemisyjnych.
Dziewięć modelowych projektów w zakresie badań i innowacji
W najnowszym wydaniu broszury CORDIS prezentujemy zbiór badań, przykładów i działań dotyczących wprowadzania na rynek, których celem jest rozwój systemów CSP w Europie z myślą o wytwarzaniu energii elektrycznej i ogrzewaniu oraz chłodzeniu w procesach przemysłowych. Wszystkie były wspierane przez Unię Europejską w ramach programu ramowego „Horyzont 2020”. Działania prowadzone pod egidą projektu CAPTure koncentrują się przede wszystkim na opracowaniu planów elektrowni słonecznej o wysokiej wydajności, w której skład wchodziłoby kilka wież, heliostatów oraz, co jest niezmiernie istotne, układ z turbiną gazowo-parową o cyklu łączonym. Ta nowatorska konfiguracja ma zapewnić maksymalizację ogólnej sprawności elektrowni CSP, podnieść ich niezawodność i zwiększyć dyspozycyjność. W ramach innego projektu, HyCool, przedstawiono opłacalne i proste w montażu rozwiązanie bazujące na liniowym układzie Fresnela, które można dostosować do potrzeb chłodzenia i ogrzewania w procesach przemysłowych. Następnie warto wspomnieć projekt MOSAIC, w którym badacze zaproponowali zastosowanie układu sferycznych koncentratorów o stałym położeniu, aby wyeliminować potrzebę stosowania systemu śledzenia do skupiania promieni słonecznych. W przeciwieństwie do pozostałych proponowanych rozwiązań tu zwierciadła odbijają promienie słoneczne w kierunku odbiornika bez najmniejszego ruchu. W projekcie MUSTEC zaproponowano z kolei konkretne rozwiązania, które mają pomóc w rozwiązaniu problemów rynkowych ograniczających rozwój projektów związanych z CSP opartych na współpracy kilku podmiotów. Projekt NEXT-CSP zakłada wykorzystanie cząsteczek upłynnionego kryształu w charakterze ośrodka pozwalającego przekazywać i magazynować ciepło jako alternatywy dla rozpuszczonych soli. W podobnym duchu utrzymane są propozycje opracowane w ramach projektu PEGASUS, dotyczące innowacyjnego pomysłu połączenia wykorzystania siarki i nowego, cylindrycznego odbiornika obrotowego w celu zmagazynowania większej ilości energii na dłuższy czas. W ramach projektu ORC-PLUS zademonstrowano innowacyjny system magazynowania energii słonecznej, zoptymalizowany pod kątem pracy w średnich elektrowniach typu CSP. Podczas prac nad projektem SOLPART opracowano technologię, która mogłaby stać się motorem różnych procesów przemysłowych, w tym przetwarzania wapna oraz innych minerałów niemetalicznych. Wreszcie w projekcie WASCOP zgłoszono propozycję holistycznego rozwiązania, które pomaga zmniejszyć zużycie wody w elektrowniach CSP i ułatwić zarządzanie jej zasobami.
